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万能的Splay-处理区间问题

为什么会用到Splay呢,Splay虽然很强大但是不)同问题上替代品也有不少。其实主要是最近看到动态树、Link-cut Tree,里面需要维护一条路径的信息,而且路劲还是可分割,可合并的,这里Splay就是最佳的组件了。

Splay如果仅仅作为一棵二叉平衡查找树(BST)来使用的话的确效率是不尽人意,不过正如Splay的中文名—伸展树,它的发明不仅仅是作为一棵平庸的BST来使用的,较高的常数和看起来不怎么爽的平摊O(logN)的效率带来的是其非常丰富的功能。比如现在所讲的—如何用Splay处理区间问题。

给个例题,POJ3468,题目意思是:给一个连续的区间[1..N],区间里每个元素上面都有一个数值。每次有两种询问,第一种是给定区间[A,B],把里面所有元素的数值加上某个数字C,第二种询问是给定区间[A,B],求区间里所有元素数值的和。

其实这题用线段树还是能非常轻松的过掉的。不过今天就要自虐一下写个Splay。

首先呢,我们以元素的序号为关键字建一个二叉查找树(平衡不平衡这里其实无所谓,反正Splay几下就均摊平衡了。),树上的每个节点代表一个元素,为了方便起见我们可以再插入两个元素0和N+1(等下你就知道为什么需要这俩东西了。)。

接下来的问题呢,是如何把一段连续的区间在树上展现出来,一般人都会比较混沌,因为树上的结构看起来或许很乱。但是Splay在这里就发挥了他十分大的优势,比如,询问区间为[A,B],我们可以先把元素A-1旋到树根,这样询问区间里的所有元素都在树根的右子树里,接下来的手法类似,就是单独取下那棵右子树([0..A-1]区间里的元素就这样被我们忽略了),然后把B+1选到树根上,这样树根的左子树就是代表着我们需要处理的区间[A,B]了。

接下来的事情就比较简单了,对于第一种询问,我们可以对于每个节点多记录下一个新信息size,表示以该节点为根的子树下有多少个节点,然后再用类似线段树的标记传递的方法覆盖下去。对于第二种询问,我们可以对每个节点维护sum,表示以该节点为根的子树下所有元素的和是多少。然后问题就此解决了哈哈~

(Splay的基础知识参考NOI WinterCamp2004杨思雨的论文)

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